申请日2015.10.28
公开(公告)日2016.01.06
IPC分类号C02F1/22
摘要
本发明涉及环保污水处理设备领域，具体地指一种低温冷冻污水处理系统。包括反应单元和存储单元;反应单元包括罐体、安装在罐体上向罐体内溶液提供冷源的制冷装置和向罐体内的结晶冰体提供热源的制热装置;罐体内设置有搅拌器，搅拌器通过安装在罐体上端的减速机驱动，罐体下端安装有排放装置;存储单元包括存储待处理污水的原水贮罐;原水贮罐通过液压泵与罐体连通。本发明结构简单，操作方便，能够快速有效的处理污水且不产生二次污染，不会破坏掉污水中的各组分物质，便于有效地回收污水中的有用成分，相较于现有技术，本发明处理的污水效果更好，杂质含量更低，完全可以达到排放标准，具有极大的推广价值。
摘要附图
权利要求书
1.一种低温冷冻污水处理系统，其特征在于：包括反应单元和 存储单元;所述的反应单元包括罐体(11)、安装在罐体(11)上向 罐体(11)内溶液提供冷源的制冷装置和向罐体(11)内的结晶冰体 提供热源使其融化的制热装置;所述的罐体(11)内设置有搅拌器(5)， 搅拌器(5)通过安装在罐体(11)上端的减速机(10)驱动，罐体 (11)下端安装有排放装置;
所述的存储单元包括存储待处理污水的原水贮罐(16);所述的 原水贮罐(16)通过液压泵(1)与罐体(11)连通。
2.如权利要求1所述的一种低温冷冻污水处理系统，其特征在 于：所述的存储单元还包括用于存储经反应单元处理后的浓缩液的浓 缩液贮罐(17);所述的浓缩液贮罐(17)与罐体(11)的排放装置 连通。
3.如权利要求2所述的一种低温冷冻污水处理系统，其特征在 于：所述的排放装置包括三条与罐体(11)下端连通的且分别安装有 控制阀门的排放管道，分别为输送经反应单元第一次冷冻处理后没有 结晶冷冻的浓缩液的第一排放管(2)、输送经反应单元第二次冷冻处 理后没有结晶冷冻的浓缩液的第二排放管(3)和排放经反应单元第 二次融冰处理后二次结晶冰体融化后的水的第三排放管(4);所述的 第一排放管(2)的出口端与浓缩液贮罐(17)连通;所述的第二排 放管(3)的出口端与原水贮罐(16)连通;所述的第三排放管(4) 的出口端与自然水体连通。
4.如权利要求1所述的一种低温冷冻污水处理系统，其特征在 于：所述的制冷装置包括内部流动有冷源体的第一制冷管(6);所述 的第一制冷管(6)位于罐体(11)内的管体由上至下盘绕在搅拌器 (5)与罐体(11)内壁之间，其进口端和出口端位于罐体(11)外。
5.如权利要求4所述的一种低温冷冻污水处理系统，其特征在 于：所述的制冷装置还包括内部流动有冷源体的第二制冷管(7);所 述的罐体(11)外包覆有一层由绝热材料制作而成的隔热层(19); 所述的第二制冷管(7)由上至下盘绕在罐体(11)与隔热层(19) 之间，第二制冷管(7)紧密贴合在罐体(11)上，第二制冷管(7) 的进口端与第一制冷管(6)的进口端连通，第二制冷管(7)的出口 端与第一制冷管(6)的出口端连通。
6.如权利要求1所述的一种低温冷冻污水处理系统，其特征在 于：所述的制热装置包括制热盘管(12);所述的制热盘管(12)由 上至下以螺旋盘绕的方式布置于罐体(11)内壁与搅拌器(5)之间， 其进口端与出口端均位于罐体(11)外。
7.一种低温冷冻处理污水的方法，其特征在于：将污水进行搅 拌冷冻处理使其形成结晶冰体，分离结晶冰体和未结晶的浓缩液，对 分离的结晶冰体进行融冰处理后再次对其进行搅拌冷冻、分离和融冰 作业，重复上述步骤直至结晶冰体的水质达到排放标准。
8.如权利要求7所述的一种低温冷冻处理污水的方法，其特征 在于：在搅拌冷冻处理污水的过程中，当结晶冰体过多导致搅拌装置 过载时，停止搅拌冷冻处理过程，完成冷冻作业，开始对结晶冰体和 未结晶的浓缩液进行分离。
9.如权利要求7所述的一种低温冷冻处理污水的方法，其特征 在于：污水通过一次搅拌冷冻处理后冷凝形成一次结晶冰体，待搅拌 装置过载后停止冷冻处理，将一次结晶冰体和未结晶的一次浓缩液分 离，收集一次浓缩液，一次结晶冰体经过融化处理后进行二次搅拌冷 冻处理形成二次结晶冰体，待搅拌装置过载后停止冷冻处理将二次结 晶冰体与未结晶的二次浓缩液分离，回收二次浓缩液，二次结晶冰体 经过融化处理后排放至自然水体。
10.如权利要求9所述的一种低温冷冻处理污水的方法，其特征 在于：所述的方法包括以下步骤：1)将污水从存储装置输送至反应 装置内;
2)对反应装置内的污水进行一次冷冻作业，同时开启搅拌装置， 当反应装置内的污水冷冻形成一次结晶冰体使搅拌装置过载时，停止 冷冻处理，结束一次冷冻作业，分离一次结晶冰体和未结晶的一次浓 缩液，将一次浓缩液排放至浓缩液储存装置内;
3)对一次结晶冰体进行一次融冰作业，当一次结晶冰体完全融 化后，停止供应热源，结束一次融冰作业;
4)对融化后的污水进行二次冷冻作业，同时开启搅拌装置，当 反应装置内的污水冷冻形成二次冰晶冰体使搅拌装置过载时，停止冷 冻处理，结束二次冷冻作业，分离二次结晶冰体和未结晶的二次浓缩 液，将二次浓缩液排放至存储装置内;
5)对二次结晶冰体进行二次融冰作业，当二次结晶冰体完全融 化后，停止供应热源，结束二次融冰作业，将融化后的溶液排放至自 然水体。
说明书
一种低温冷冻污水处理系统
技术领域
本发明涉及环保污水处理设备领域，具体地指一种低温冷冻污水 处理系统。
背景技术
现实中，尤其在化工领域，存在很多组分复杂的污水、污泥或者 称为乳化污水、悬浮污水，这种污水不同于一般河道的沉积物是由微 生物群和其氧化的残留物质，其中不但包含重金属，还含有机物、不 易降解的有机物和无机物，这类污水的处理方式一般是先对其进行脱 水，降低水含量能够使污水中的污染物富集，集中处理能够最大程度 的节省成本，也能够提高污水处理的效率。但是受污水中各组分的物 理形态和化学成分复杂的影响、此类污水首先脱水的工艺难度和能耗 就很高，传统的机械方式分离效率太低，且不易将污水中的污染物分 离完全，对于污水中的溶解物完全不能去除。而热处理的方式需要消 耗大量的能源，而且在处理过程中有极大的可能破坏组分，特别是一 些加热容易发生反应的化学物质，另外，对于一些挥发性比较大的组 分来说，热处理方式会破坏环境，造成二次污染，一些可回收的但受 热易分解的组分也不能使用热处理方式进行脱水处理。
为解决传统脱水技术存在的问题，出现了一种新的污水脱离方 式——冷冻脱水，通过将污水进行低温冷冻处理，使污水中的水冷凝 成冰块，由于污水中的各组成的沸点不同，可以有效的将不同组分的 物质分离开来，对此进行脱水浓缩处理，冷冻技术的优势在于能够不 破坏组分的情况下将污水浓缩，而且冷冻技术不会对环境产生二次污 染。
如专利号为“CN203079712U”的名为“悬浮污水处理用冻融设 备”的一种中国发明专利，该专利介绍了一种处理悬浮污水的冻融设 备，该冻融设备包括用来承放悬浮污水的原料槽，还包括冻融槽和融 冰槽，原料槽通过进料泵与冻融槽相连通，冻融槽与融冰槽之间设有 集冰带，集冰带一端浸入冻融槽，携带冰体通过输送机构向融冰槽方 向输送，冻融槽内设有换热设备。
该装置的有益效果是利用冷冻法来分离污水组分，达到净化和浓 缩的目的，不破坏原组分的化学结构，可以纯化分离出有用的成分， 实现环境保护与资源回收兼顾。但是该装置还存在一些问题，主要是 水在冷冻成冰体的过程中会包含很多其他的杂质进去，污水中的成分 越复杂浓度越大，越有可能在冰体中包含大量的其他成分，水能冷冻 成冰，本身也需要一个内核，因此，实际上该装置获得的结晶冰体中 是含有大量的杂质的，这样的结晶冰体是不能作为合格的处理水直接 排放的，这就需要进行二次处理，但是该装置并没有对应的设备进行 处理。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种低温冷 冻污水处理系统。
本发明的技术方案为：一种低温冷冻污水处理系统，其特征在于： 包括反应单元和存储单元;所述的反应单元包括罐体、安装在罐体上 向罐体内溶液提供冷源的制冷装置和向罐体内的结晶冰体提供热源 使其融化的制热装置;所述的罐体内设置有搅拌器，搅拌器通过安装 在罐体上端的减速机驱动，罐体下端安装有排放装置;
所述的存储单元包括存储待处理污水的原水贮罐;所述的原水贮 罐通过液压泵与罐体连通。
进一步的所述的存储单元还包括用于存储经反应单元处理后的 浓缩液的浓缩液贮罐;所述的浓缩液贮罐与罐体的排放装置连通。
进一步的所述的排放装置包括三条与罐体下端连通的且分别安 装有控制阀门的排放管道，分别为输送经反应单元第一次冷冻处理后 没有结晶冷冻的浓缩液的第一排放管、输送经反应单元第二次冷冻处 理后没有结晶冷冻的浓缩液的第二排放管和排放经反应单元第二次 融冰处理后二次结晶冰体融化后的水的第三排放管;所述的第一排放 管的出口端与浓缩液贮罐连通;所述的第二排放管的出口端与原水贮 罐连通;所述的第三排放管的出口端与自然水体连通。
进一步的所述的制冷装置包括内部流动有冷源体的第一制冷管; 所述的第一制冷管位于罐体内的管体由上至下盘绕在搅拌器与罐体 内壁之间，其进口端和出口端位于罐体外。
进一步的所述的制冷装置还包括内部流动有冷源体的第二制冷 管;所述的罐体外包覆有一层由绝热材料制作而成的隔热层;所述的 第二制冷管由上至下盘绕在罐体与隔热层之间，第二制冷管紧密贴合 在罐体上，第二制冷管的进口端与第一制冷管的进口端连通，第二制 冷管的出口端与第一制冷管的出口端连通。
进一步的所述的制热装置包括制热盘管;所述的制热盘管由上至 下以螺旋盘绕的方式布置于罐体内壁与搅拌器之间，其进口端与出口 端均位于罐体外。
进一步的所述的罐体上端安装有检测罐体内溶液的温度传感器 和检测罐体内溶液液位高度的液位传感器。
一种低温冷冻处理污水的方法，其特征在于：将污水进行搅拌冷 冻处理使其形成结晶冰体，分离结晶冰体和未结晶的浓缩液，对分离 的结晶冰体进行融冰处理后再次对其进行搅拌冷冻、分离和融冰作 业，重复上述步骤直至结晶冰体的水质达到排放标准。
进一步的在搅拌冷冻处理污水的过程中，当结晶冰体过多导致搅 拌装置过载时，停止搅拌冷冻处理过程，完成冷冻作业，开始对结晶 冰体和未结晶的浓缩液进行分离。
进一步的污水通过一次搅拌冷冻处理后冷凝形成一次结晶冰体， 待搅拌装置过载后停止冷冻处理，将一次结晶冰体和未结晶的一次浓 缩液分离，收集一次浓缩液，一次结晶冰体经过融化处理后进行二次 搅拌冷冻处理形成二次结晶冰体，待搅拌装置过载后停止冷冻处理将 二次结晶冰体与未结晶的二次浓缩液分离，回收二次浓缩液，二次结 晶冰体经过融化处理后排放至自然水体。
进一步的所述的方法包括以下步骤：1)将污水从存储装置输送 至反应装置内;
2)对反应装置内的污水进行一次冷冻作业，同时开启搅拌装置， 当反应装置内的污水冷冻形成一次结晶冰体使搅拌装置过载时，停止 冷冻处理，结束一次冷冻作业，分离一次结晶冰体和未结晶的一次浓 缩液，将一次浓缩液排放至浓缩液储存装置内;
3)对一次结晶冰体进行一次融冰作业，当一次结晶冰体完全融 化后，停止供应热源，结束一次融冰作业;
4)对融化后的污水进行二次冷冻作业，同时开启搅拌装置，当 反应装置内的污水冷冻形成二次冰晶冰体使搅拌装置过载时，停止冷 冻处理，结束二次冷冻作业，分离二次结晶冰体和未结晶的二次浓缩 液，将二次浓缩液排放至存储装置内;
5)对二次结晶冰体进行二次融冰作业，当二次结晶冰体完全融 化后，停止供应热源，结束二次融冰作业，将融化后的溶液排放至自 然水体。
本发明的优点有：1、本发明通过制冷管冷冻污水，能够有效对 污水进行浓缩处理，有效的将污水中的有用成分进行富集便于后续的 收集处理，通过制热盘管能够将结晶冰体融化，通过反复冷冻、融化， 可以有效的将结晶冰体中的污染物去除，避免了结晶冰体的二次污 染;
2、本发明设置两层制冷管道，能够最大限度的对罐体内的溶液 进行冷冻，降低溶液的冷冻时间，提高污水处理的效率，制冷管道由 上至下盘绕，能够增加制冷管道与溶液的冷冻面积，提高了溶液冷冻 的速度，使溶液冷冻更加均匀;
3、本发明通过将第一制冷管和第二制冷管进口端连通在一起， 简化了制冷管道的布置结构，有利于更好的控制两条制冷管道内的冷 源液体，使罐体内的溶液冷冻更为均匀迅速;
4、本发明通过设置三条排放管，最大程度的将三次处理的液体 分割开来，避免了初期处理的废水因效果不达标而破坏三次处理废水 的处理效果，降低了处理废水污染自然水体给环境造成二次污染的可 能性，二次废水排放至浓缩液贮罐有利于废水的二次处理或者是废水 中有用成分的收集;
5、本发明结构简单，操作方便，能够快速有效的处理污水且不 产生二次污染，不会破坏掉污水中的各组分物质，便于有效地回收污 水中的有用成分，相较于现有技术，本发明处理的污水效果更好，杂 质含量更低，完全可以达到排放标准，具有极大的推广价值。
